楕円銀河とは？特徴・性質・分布を解説【ハッブル分類・基礎知識】

楕円銀河の特徴・性質・分布をわかりやすく解説。形状の多様性、古い星や星形成の少なさ、球状星団、銀河団中心との関係、ハッブル分類の基礎知識まで網羅。

楕円銀河とは、楕円形の形をしていて、特徴のない滑らかな明るさの輪郭をしている銀河のことです。楕円銀河は、1936年にエドウィン・ハッブルによって記述された3種類の銀河のうちの1つです。他には、渦巻き銀河とレンチキュラー銀河があります。

楕円銀河は、ほぼ球状のものからほぼ平坦なものまで、その形は様々で、大きさも数億個のものから1兆個以上の星を持つものまであります。もともと、エドウィン・ハッブルは楕円銀河が渦巻き銀河に進化する可能性があると考えていましたが、それは誤りでした。楕円銀河の中にある星は、渦巻き銀河の中にある星よりも非常に古いものです。

楕円銀河の多くは、古い低質量の星からなり、星間物質がまばらで、星形成活動が少ない。楕円銀河の周囲には、多数の球状星団が存在する傾向があります。楕円銀河は、おとめ座スーパークラスターに含まれる銀河の約10〜15%を占めると考えられていますが、宇宙全体の銀河の中では支配的なタイプではありません。楕円銀河は、銀河団の中心付近に多く見られます。

楕円銀河やレンチキュラー銀河は、ハッブル星列の中での位置関係から、「初期型」銀河 (ETG) とも呼ばれています。これらの銀河は、初期宇宙ではあまり一般的ではありませんが、私たちから遠く離れた銀河ではあまり見られません。

形状とハッブル分類（E0〜E7）

楕円銀河は見かけの扁平度によって E0（ほぼ円形）から E7（最も扁平）までに分類されます。分類は軸比 b/a（短軸/長軸）から楕円度 e = 1 − b/a を見積もり、おおよそ En（n ≃ 10e）で表します。E0〜E3は丸みが強く、E5〜E7は平たく見えますが、E7のような極端に扁平な例は稀です。レンチキュラー（S0）は円盤・レンズ状の成分がある点で楕円とは異なり、見かけが似ていても内部構造に差があります。

明るさ分布と色・スペクトル

表面輝度は滑らかで、渦巻腕やダストレーンのような細かな模様がほとんど見られません。明るさは半径に対してセールシック（Sérsic）プロファイルで良く表され、典型的には n ≈ 4（ド・ボークルールの r^{1/4} 則）に近い形になります。色は全体に赤く、年老いた恒星の連続光と金属吸収線が優勢で、Hα などの放射線は弱く、現在の星形成率は低いのが一般的です。ダストや冷たいガスは少ない一方、巨大楕円ではX線で輝く高温ガス（数千万度）がハローを満たすことが多く、銀河団環境ではとくに顕著です。

サイズ・質量の幅と代表例

• 矮小楕円（dE）: 直径数kpc以下、星の総数は数億〜数十億程度。局所群ではM32がよく知られます。
• 普通〜巨大楕円（gE）: 有効半径数kpc〜十数kpc、星の総数は数千億〜1兆以上。おとめ座銀河団中心のM87は代表的で、巨大なジェットとX線ハローを持ちます。
• cD銀河: 銀河団の中心にある超巨大楕円。外側に非常に拡がった淡い外縁（外殻）や群・団の重力で引き延ばされた星の広がり（群・団内光）を伴います。

運動学と内部構造

恒星の運動は渦巻銀河のような規則的回転ではなく、ランダム運動（速度分散）が大きいのが基本です。ただし、楕円の中にも回転の寄与が大きい「ファスト・ローテーター」と、回転が弱い「スロー・ローテーター」があり、近年の積分視野分光で内部の多様性が明らかになっています。金属量は中心ほど高く外側で低くなる金属量勾配が一般的で、形成史（合体や星形成の履歴）を反映します。

中心ブラックホールと活動銀河核

多くの楕円銀河の中心には超大質量ブラックホールが存在し、その質量は銀河の速度分散と相関する（M–σ関係）ことが知られています。活動が活発な場合、電波ジェットやX線で強く輝くAGNとして観測され、周囲の高温ガスを加熱して星形成を抑えるフィードバックの主要な担い手と考えられています。

球状星団とハロー

楕円銀河は一般に球状星団の個数が多い傾向があり、巨大楕円では数万個に及ぶこともあります。球状星団の色（青系と赤系）の二峰性は、銀河が複数段階で成長したことを示唆します。暗黒物質ハローは広範囲に及び、外縁部の恒星運動や衛星天体の運動、強・弱重力レンズ効果から推定されます。

形成と進化（なぜ星形成が止まっているのか）

• 合体シナリオ: 渦巻同士の大規模合体（メジャー・マージャー）により円盤が崩壊し、ランダム運動が支配的な楕円が形成される。ガスが少ない「ドライ合体」は星形成を伴わず、サイズと質量を増やします。小さな銀河を多数取り込む「マイナー・マージャー」は外側の成長に効きます。
• クエンチ（星形成終息）: AGN加熱、銀河団ガスによる補給停止、ラム圧や潮汐相互作用などで冷たいガスが失われ、星形成が長期にわたり低下します。
• 宇宙時間の進化: 赤方偏移 z ≈ 2 でも既にコンパクトで赤い不活発銀河（原始的な楕円の前駆体）が存在し、その後の合体でサイズを増して現在の巨大楕円に成長したと考えられます。

分布と環境依存性

楕円銀河は孤立環境にもありますが、銀河団の中心付近に多いという「形態–密度関係」が知られています。おとめ座銀河団のM87のように、団中心にはcD型の超巨大楕円が位置し、団内ガスや群・団内光と強く結びついています。数で見れば宇宙全体では少数派ですが、恒星質量の大きな割合を担う重要な集団です。なお、前述の「初期型」は見た目の分類であり年齢の若さを意味しません。遠方＝初期宇宙でも既に不活発な楕円系は存在しますが、その数や割合は時代と環境によって変化します。

渦巻・レンチキュラーとの違いと分類上の注意

• 渦巻銀河: 明瞭な円盤と渦状腕、豊富なガス・ダスト、活発な星形成が特徴。
• レンチキュラー（S0）: 円盤とバルジを持つが渦状腕が弱く、ガス・ダストが少ない。エッジオンでは楕円と紛らわしいことがあります。
• 楕円銀河: 円盤構造が乏しく、滑らかな光度分布と低い星形成率、速度分散支配の運動が特徴。

要点のまとめ

• 楕円銀河は滑らかな光度分布を持ち、星形成が弱く、古い恒星が主体。
• 形状はE0〜E7で表され、内部は速度分散が支配的だが多様性もある。
• 中心には超大質量ブラックホールがあり、AGNフィードバックが進化に影響。
• 合体とクエンチが形成・成長の主要経路で、銀河団の中心に多い。
• 数では少数派だが、宇宙の恒星質量やエネルギー循環に大きな役割を果たす。

質問と回答

Q:楕円銀河とは何ですか?

Q: 銀河の種類を3つに分けたのは誰ですか?

Q: 楕円銀河以外の2つの銀河は何ですか?

Q: 楕円銀河はどれくらいの大きさになるのですか?

Q: 楕円銀河の中にある星は、渦巻き銀河の中にある星よりも若いのですか、それとも古いのですか?

Q: 楕円銀河では、一般的にどのような星生成活動が行われているのでしょうか?

Q: 初期型銀河は、宇宙でどの程度見られるのでしょうか?

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